WO2000058690A1

WO2000058690A1 - Procede de transformation de coordonnees dans un moyen de reglage de position de dispositif d'observation, et dispositif d'observation equipe d'un moyen de transformation de coordonnees

Info

Publication number: WO2000058690A1
Application number: PCT/JP2000/002035
Authority: WO
Inventors: Toshihiro Takahashi
Original assignee: Sapporo Breweries Ltd.
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2000-10-05
Also published as: US6489625B1; EP1085292A4; EP1085292A1; JP3689584B2; JP2000284186A

Description

明細書

観察装置の位置設定手段における座標変換方法及び座標変換手段を備える観察装置技術分野

本発明は、自動掃引装置付き顕微鏡のように、観察範囲内において固有の座標が設定されており、観察物を当該座標で位置設定して観察できる観察装置における座標設定方法に係るもので、各々、固有の座標を有する観察装置間で同一試料を観察するに当たり、装置 Aで観察し、装置 Aの座標で位置確認した試料の特定位置を、装置 Aの座標と異なる座標を有する他の観察装置 Bにおいて容易に位置設定できるようにするための座標設定方法に関する。背景技術

例えば、 A T P—ルシフェラーゼ法を利用した微生物迅速検査装置は、生きた細胞に特異的にまとまって存在するアデノシン三リン酸（A T P ) を利用してルシフェリン一ルシフェラーゼ反応を行わしめ、 A T P含量に比例して発生する微小な発光を光度検出器で検出することにより、微生物の存在を確認するもので、この発光状態を C C D等の撮影手段を用いて映像化し、視覚的に観察することができる。しかしながら、この方法では、僅かな微生物の存在は確認できるものの、その確認された微生物の種類を認知するこができない。

従って、上記方法で存在を確認した微生物を正確に特定するためには、上記方法で使用したサンプルを顕微鏡に移して観察する必要がある。この 2回の観察を手際よく効率的に行うためには、サンプル中の微生物の存在位置を容易かつ短時間に割り出し、顕微鏡に設けられた検鏡位置自動掃引装置にて位置指定を行い、即座に目的の微生物の観察が行えるようにすることが重要である。

しかしながら、サンプルを上記微生物迅速検査装置（以下、 RMD Sとレ、う）でチェックしてから自動掃引装置付き顕微鏡 (以下、 S FD Sという）で再確認を行うに当たって、 RMD Sの座標をそのまま S FD Sというの座標値として使用することができず、新らためて顕微鏡側で個別調整しなければならず、時間と煩雑な操作を強いるものであった。

即ち、 RMD Sの座標と S FD Sの座標とは、直接の相関性がなく、原点は勿論のこと、双方の座標軸の単位を全く相関性がない（例えば、 RMD Sに設定されている位置確認用の座標軸は使用されている撮像手段の 1面素を目盛の単位としており、 —方、 S FD Sの掃引装置に設定されている座標の目盛の単位は mmである。）。例えば、 RMD Sのサンプルを 4 7 mm径のフィルタとし、そのフィルタ上に I c e 1 1の酵素が存在する場合、このサンプルを顕微鏡で確認したとすると、顕微鏡の倍率を 1 00倍とした時は、 3, 0 00視野、 2 00倍で 6 , 0 00視野を観察する必要があり、事実上観察が不可能である（このとき、顕微鏡の各倍率の視野面積はそれぞれ 0. 7 6 X 0. 7 6 mm, 0. 5 3 X 0. 5 3mmである。）。

これは、 RMDD S, S FD Sに限らず、観察範囲内において固有の座標を設定し、観察物の特定位置を座標によって表現 ·指定することの出来る手段を備えた観察装置を使用する上で共通の問題であった。

本発明は上述の従来の問題点を解決するものであり、異なる位置指定用座標が設定されている観察装置間で、同一の試料を観察するに当たり、双方の座標に相関性を持たせ、一方からの位置情報に基づいて他方の位置を特定するための座標変換方法を得ることにある。発明の開示

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、以下の手段を採用することにより上記課題を解決するものである。

即ち、本発明は、それぞれ異なる二つの位置指定用座標系を持つ第 1及び第 2の観察装置の、一方の第 1の座標系から他方の第 2の座標系に変換する方法であって、その特徴は以下の手順を採用したことにある。

(1) 任意の位置に観察点を少なくとも 3点設けた座標設定用試料を作成する。

(2) 当該試料を第 1のの観察装置の試料台に設置し、上記観察点を確認し、その座標を読み取る（（X I, Y l), (X 2, Y 2), (X 3 , Y 3))。

(3) 試料と試料台との相対位置を設定するために夫々任意にマーカーを付す。

(4) 試料を第 1の観察装置より取り外し、第 2の観察装置に設置する。その時、第 2の観察装置の試料台（固有の座標を有する）もしくは試料台に試料を設置するに当たり、試料を保持する保持手段（例；プレパラート）に、先に試料に付したマーカーと相対する目印を任意に付す。そして、試料を第 2の観察装置に設置するに当たり、前記試料のマーカと目印を一致させる。以後、第 1の観察装置で観察した試料を第 2の観察装置で確認する場合は、必ず前記マーカと目印が一致するよう試料を設置する。

( 5 ) 試料に設けられた観察点を第 2の観察装置固有の座標を用いて位置座標を読み取る（（x l， y 1), (x 2, y 2), (x 3， y 3))。

(6) 上記観察点のうち、任意の点を仮原点とする（例：（X 1 , y 1), (X I , Y l))。

(7) 座標変換式 x n = a Xn + b Yn， y n = c Xn + d Y nに他の 2点の座標を代入し、 a， b， c , dを算出する。得られた数値を上式に代入し、座標変換式を設定する。代入する x n, y n, Xn, Y nの値を仮原点を基準にした数値に捕正する（相関性を付与）。

(8) 設定した変換式を、第 2装置固有の座標系の変換式に補正する（仮原点を基準とした座標系を第 2の観察装置固有の座標系に補正する（X n = a X n + b Yn + X 1 , y n = c X n + d Yn + y l)。

(9) 観察すべき試料を第 1の観察装置で観察し、試料上の観察すべき点の数値を読み取る（（X 4, Y 4) · · · )。

( 1 0) (9) で確認した数値を上記（8) で設定した座標変換式に代入し、 x 4, y 4を算出する。

( 1 1 ) 他方の観察装置に試料を移し、位置設定手段（自動掃引装置）に上記座標の数値を入力し、位置指定を行う。

以上の過程でにより、第 1の観察手段で確認した試料上の観察点を、第 2の観察装置の観察点に座標変換することができ、第 2の観察装置に上記座標変換機能を持たせることにより、第 1の観察装置で確認した観察点の座標をそのまま使用して第 2 の観察装置において位置指定が可能となる。

また、本発明の観察装置は、観察位置を座標により特定するための第 1の座標系を有する位置設定手段を備える観察装置において、前記位置設定手段は、当該観察装置と異なる第 2の座標系を有する位置設定手段を備える他の観察装置の前記第 2の座標系を前記第 1の座標系に変換する座標変換手段を備えることを特徴とする。

本発明の観察装置によれば、他の観察装置において確認した座標値をそのまま入力すると、当該観察装置固有の座標値に変換されて位置設定手段に出力される。図面の簡単な説明

図 1は、微生物迅速検査装置のシステム構成図である。図 2は、微生物迅速検査装置の映像における撮像管の画素単位の座標を説明する図である。

図 3は、自動掃引装置付顕微鏡のシステム構成図である。図 4は、自動掃引装置付顕微鏡の試料ステージの移動機構を説明する図である。

図 5は、自動掃引装置付顕微鏡の制御装置を説明するプロック図である。

図 6は、 R M D Sと S F D Sの座標系を説明する図である。図 7は、 R M D Sから S F D Sへの座標系の変換の実験例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。本実施例においては、微生物の存在を確認するために有効な A T P—ルシフェラーゼ法を利用した微生物迅速検査装置（R D M S ) を第 1の観察装置とし、微生物の具体的内容を確認するために有効な自動掃引装置付き顕微鏡（S FD S) を第 2の観察装置とした場合を例にとって説明する。

そこで、先ず、本実施例で使用する微生物迅速検査装置（R DMS) と自動掃引装置付き顕微鏡（S FD S) の概要について説明する。

RDMSで行う微生物検査は、先ず、検体液を濾過して生菌をフィルター上に補足し、このフィルターを微生物発光画像解析システムを用いて検出する。この微生物発光画像解析システムは、生菌を捕捉したフィルターを抽出試薬及ぴ発光試薬で処理した後、標本ホルダーにセットし、光学系及ぴ撮像手段（C CD等）で構成されたテレビカメラを上記フィルターにできるだけ近接させてセッティングし、フィルターの発光状態を撮影し、画像処理装置、データ解析装置を介して画像データをディスプレイで表示、観察したり、解析結果をプリントアウトする。図 1は、微生物迅速検査装置（RDMS) 1 0のシステムの概要を示し、 1はテーパーファイバー、光増幅部及び撮像管（C CD) からなる高感度テレビカメラ、カメラコントローラ 2、イメージプロセッサ 3、データ解析装置 4、テレビモニター 5 から構成されている。測定は、発光処理した生菌を保持したフィルター 6を高感度テレビカメラ 1に接近させておき、カメラコントローラ 2及びィメージプロセッサ 3を用いて 2次元的の光子を所定時間、例えば、 30〜 1 80秒間蓄積し、菌体からの発光を撮像し、データ解析装置 4により発光ノイズを消去して生菌による強い発光のみを残してテレビモニター 5に表示する。この処理によって菌体由来以外の発光がノイズとして消去され、測定された輝点数は生菌の数となる。微生物による発光点は、例えば、図 2に示すように、撮像管の画素単位の座標により表示することができ（図 2中、" 1"は微生物による発光点を示す。）、フィルター 6と撮像管との位置関係を関連付けておくことにより、フィルター 6の位置での発光点を確認することができる。

次に、自動掃引装置付き顕微鏡（S FDS) の概要について説明する。

図 3は S F D S 20の概略構成図を示し、 S FDS 20は、顕微鏡 2 1、プレパラートを保持するホルダの位置を制御する制御ボックス 3 1、制御ボックス 3 1に対し必要なデータを入力するとともに顕微鏡による検鏡結果を出力するための操作盤 4 1からなる。

顕微鏡 2 1は試料フィルター 1 00を支持するステージ 22 と、ステージ 22に設置され、フィルター 100を対物レンズ 23の下でそれぞれ矢印 X， Y方向に移動させる X軸移動機構 24A, Y軸移動機構 24 Bを備えている。

制御ボックス 3 1は、顕微鏡 2 1の X軸移動機構 24 A, Y 軸移動機構 24 Bを夫々駆動するための X軸駆動モータ 32 A, Y軸駆動モータ 3 2 Bと、フィルター 1 00の X軸方向と Y軸方向の位置を表示する表示する表示部 34 A， 34 Bを備えている。 X軸駆動モータ 3 2A， Y軸駆動モータ 3 2 Bの駆動力はフレキシブル軸 3 3 A, 33 Bみよって X軸移動機構 24 A, Y軸移動機構 24 Bに伝達されるようにしている。

また、操作盤 4 1は、電源スィッチ 42 A、その他操作用スィツチ群 42 Bと、フィルター 100の移動位置を指定するための各種データを入力するための入力スィツチ群 43を有している。入力スィッチ群 43には、フィルター 1 00の移動位置を指定するための座標データを入力するためのスィツチの他、座標入力を行う際の座標系を R M D Sモードと F S D Sモードとに切り換える座標切換スィッチ（図示せず）を備えている。制御盤 4 1は、また、出力装置 4 5を有し、操作スィツチ 4 2 の操作により、フィルター位置の特定の位置を記憶するとともに、出力装置 4 5にプリントアウトできるようにしている。図 4は、顕微鏡 2 1のステージ 2 2に設けられたフィルター 1 0 0を移動するための X軸移動機構 2 4 A , Y軸移動機構 2 4 Bの詳細を示す。

ステージ 2 2は、フィルターを保持するためのホルダ 5 1を有し、ホルダ 5 1はその取付部 5 1 Aにおいて可動台 5 2に設けられたガイドシャフト 5 3により図中 X方向に移動自在に支持されている。取付部 5 1 Aには、また、スクリュウ 5 4が貫通する螺子穴を有する。スクリュウ 5 4は前述の駆動モータ 3 2 Aにより回転駆動され、これによつてホルダ 5 1は X方向に移動する。

—方、可動台 5 2はステージ 2 2に対して、図中 Y方向に移動可能に支持されており、端部においてスクリュウ 5 5が貫通している。スクリュウ 5 5は駆動モータ 3 2 Bによって回転駆動され、これによつて、可動台 5 2は Y方向に移動するようにしている。

図 5は、 S F D S 2 0の操作の制御系統を示すプロック図である。制御ボックス 3 1は制御装置 3 3を有し、操作盤 4 1の各種スィツチからの入力信号に基づき各種演算処理を行い、 X 軸、 Y軸駆動モータ 3 2 A , 3 2 Bに制御信号を出力するとともに、操作盤 4 1の出力装置 4 3に所定データを出力する。以上の構成からなる S F D S 2 0を使用して観察する場合、顕微鏡 2 1のステージ 2 2に設けられたホルダ 5 1に調整された試料フィルターを載せた後、操作盤 4 1の入力スィツチ 43 により座標を入力することにより、ホルダ 5 1を移動させて試料フィルターの必要位置を観察することができる。そして、観察中に記録すべき観察点がある場合、操作スィツチ 42のうち所定のスィッチを操作して、その観察点の座標を記憶する。観察終了後、必要があれば出力装置 45により、記憶した座標をプリントァゥトする。

本実施例からなる S F D Sは、更に、ホルダ 5 1の移動位置を設定するために座標を入力する際、 S FD Sの座標値を入力することなく、 RMD Sの座標値を直接入力して、これを S F D Sの座標値に変換する機能を持たせている。即ち、制御ボックス 3 1の制御装置 33は、操作盤 4 1からの RMD S座標値の入力を受けてこれを S FD S座標に変換するための後述の演算処理を行うプログラムを内蔵している。したがって、入カスイッチ 43のうちの座標切換スィツチを RMD Sモードに切り換えることにより、入力スィッチ 43より、 RMD Sで確認した座標をそのまま入力すれば、制御装置 33は、これを所定の変換式により演算して S FD S座標に自動的に変換するようにしている。

〔座標の変換〕

次に、 RMD Sで得たフィルターの画像における座標系を S FD Sの座標系に変換する手順について述べる。なお、図 6は、 (1 ) RMD S座標系と（2) S FD S座標系を示す。

(1) ATP溶液に色素を混ぜ、フィルターにスポットし、座標設定用試料を作成する。

(2) 当該試料を RMD Sの試料台に設置した時に、試料と試料台との任意の位置に相対応するマーカを付す。続いて、 RM D Sにより上記 ATP溶液のスポットにより発生した輝点の座標を確認する（X , y)。

(3) そのフィルターを S F D Sにセットする。この時、 S F D Sの試料台もしくは試料保持手段に、目印を任意に設け、前記フィルタに付してあるマーカーと前記目印とを一致させるようフィルタを設置する。続いてフィルタ上に形成したスポットの色素が顕微鏡の視野に入る座標を記録する（X, Y)。

(4) この操作で少なくとも異なる 3点のスポットを測定し、夫々の座標を得る。そして、そのうちの 1つの点（（x O, y 0), (X 0, Y 0)) を仮原点とし、他の 2つの座標（（X 1 , y 1 ), (X I , Y D), ((χ 2, y 2), (X 2, Y 2)) を変換式作成用の点とする。

(5)座標（（X 1 , y 1)，（X 1， Y 1))， ((χ 2, y 2), (X 2， Y 2)) を次の式（1) に代入し、式（2) を得る。

なお、ここで代入する（X , y ), (X, Y) は、常に仮原点 ((x 0 , y 0), (X 0 , Υ 0)) からの相対的な値とするため、各座標値から、（x 0， y 0), (X 0 , Υ 0) の座標値を引く必要がある。

(6) 次式（3) により、 a , b, c , dを求める, れにより、座標変換式（4) が確定する。

a= (X 1— b y 1) Zx 1

c= (Yl-d y 1) /x 1

X2= { (XI -b · y 1) /x 1} · x2+b · y 2

b= {X2-X1 - X 2/X 1} / {-y 1 - x2/x l+y2} (3)

Y 2 = J (Y 1— d · y 1 ) /x 1 } · x2 + d · y 2

d= {Y2-Y1 · X 2/X 1} / {-y 1 ' x2Zx l+y2}

(7) RMD S座標（x 3, y 3) から、 S FD S座標（X 3,

Y 3) への変換は、次式（4) に座標（x 3, y 3) を代入して求めることができる。

この場合、予め（x 3, y 3) を RMD S座標の仮原点を基準にした数値に補正し、また、計算により得られた座標（X 3, Y 3)を S FD S座標の仮原点を基準とした数値に補正する（仮原点（XO, YO) を加算する）。

X3=a - x3+b - y3

Y3=c - x3+d - y3 (4)

[実施例]

次に、 RMD Sと S F D Sの座標の具体的数値を使用して座標変換式を求めた例について述べる。

( 1 ) 先ず、フィルター上の選択した 3点について上述の手順 ( 1 ) 〜（3) に従い、表 1に示す実測値を得た。なお、 3点のうち、点（（2 2 6、 9 4)、（34. 9 6 , 1 2. 6 3) を仮原点とし、他の 2点を変換式設定用の点とした,

【表 1】

(2) 次に、上記手順（4) に従い、各座標の実測値を、仮原点に対する相対値として示すと表 2のようになる。また、 RM D Sの座標系は画素単位であり、と S FD Sの座標系は mm単位である。

【表 2】

(3) 表 2の座標（（x l， y l ), (X I , Y 1 )), ((x 2, y 2), (X 2 , Y 2)) の値を用い、上記手順（6) に従い、係数 a , b, c , dを得る。結果は表 2に示すとおりとなる。

(4) 以上の結果から、 RMD Sの座標（x 3， y 3 ) から S FD Sの座標（X 3， Y 3 ) への変換式は下記の通りとなる。

X 3 = 0. 0 9 9 0 1 8 · χ 3 + 0. 0 0 0 1 7 9 - y 3 Y 3 =— 0. 00 20 7 - x 3 + 0. 1 0 1 04 8 ' y 3 〔実験例〕

次に、上記変換式による座標変換の精度を調べるために行つた実験について述べる。

( 1 )フィルターに 1 0個程度の酵母を添加して濾過を行った。

(2)これを RMD S処理を行い、 RMD Sで観察して図 7 (A) に示す画像データを得た。

(3) RMD Sにおいて発生した輝点について座標を測定した (図 7 (B), (a ))。

(4) 実測値（a ) より仮原点座標により相対的座標（b) を得た。

(5) 座標変換式（4) により S FD Sの補正計算座標を（c；)。 (6) 補正計算座標に仮原点座標値を加えて S F D Sの計算座標を得た（e)。 (7) フィルターをアタリジンオレンジにより染色し、確認した点の近辺を 200倍の蛍光顕微鏡で観察した結果、（ e )に記載された座標に酵母状の物質を確認することができた。

(8) 計算値（d) と実測値（e) の差をとり（ f )、座標変換式の精度を評価した。

評価の結果にも示されるように、最大誤差は X軸で 1. 6m m、 Y軸で 0. 5 3 mmであった。即ち、フィルター全面（直径； 4 7mm) に対して ± 1. 6 X±0. 5 mmの範囲の視野を観察すれば、 RMD Sで発生した輝点を S F D Sにより観察できることとなる。

以上、本発明の実施例を、微生物迅速検査装置から自動掃引装置付顕微鏡の 2つの異なる観察装置間を試料フィルターを移動して観察する場合を例にして述べたが、観察装置として、上記 2種類の観察装置に限定する必要はなく、それぞれ異なる観察座標系を有する観察装置間で試料を移動するものであれば適用できることは明らかであろう。上述の如く本発明によれば、それぞれ異なる二つの位置指定用座標系を持つ観察装置で試料を観察する場合、一方の観察装置で確認した試料上に部位について、他方の観察装置で観察する場合当該部位に容易にアクセスするこが可能となり、迅速に 2つの観察装置による観察を行うことができる。

Claims

請求の範囲

1. 任意の位置に観察点を少なくとも 3点設け、試料と試料台との相対位置を設定するためにマーカーを付した座標設定用試料を第 1の観察装置の試料台に設置して上記観察点の座標を読み取る段階と、

前記試料を前記第 1の観察装置より取り外し、第 2の観察装置に設置し、前記第 2の観察装置固有の座標を用いて前記観察点の座標を読み取る段階と、

上記観察点のうち、任意の点を仮原点とし、他の 2点の座標を前記仮原点を基準とした座標に補正して下記式（1) に代入し、 a , b , c , dを算出し座標変換式を確定する段階と、第 1の観察装置の座標を前記確定した座標変換式に代入して求めた値に前記第 2の観察装置の仮原点の座標に基づいて補正して第 2の観察装置固有の座標を求める段階と、

からなる異なる観察装置の位置設定手段における座標変換方法。

x n= a Xn + b Yn, y n= c Xn + dYn - - - ( 1)

2. 観察位置を座標により特定するための第 1の座標系を有する位置設定手段を備える観察装置において、前記位置設定手段は、当該観察装置と異なる第 2の座標系を有する位置設定手段を備える他の観察装置の前記第 2の座標系を前記第 1の座標系に変換する座標変換手段を備える観察装置。